IBM conectó y enfrió dos módulos criogénicos para escalar sistemas cuánticos modulares

IBM conectó y enfrió con éxito dos módulos criogénicos en un único entorno, con el objetivo de avanzar hacia una arquitectura modular y ultrafría capaz de interconectar cientos de chips cuánticos. El desarrollo apunta a construir computadoras cuánticas más potentes, orientadas a resolver problemas de gran escala, y se integra al camino trazado por la compañía para entregar IBM Quantum Starling en 2029.

En conjunto, los dos primeros módulos operativos miden más de 2,4 metros de alto y 2,4 metros de ancho. Las pruebas iniciales mostraron que el sistema puede enfriar ambos módulos de manera conjunta: alcanzó una temperatura de 4 Kelvin —la temperatura del helio líquido— en menos de cinco días y luego llegó a una temperatura final de menos de 15 milikelvin. Ese rango térmico es una de las condiciones necesarias para el funcionamiento de tecnologías cuánticas basadas en superconductividad.

Uno de los cambios de diseño se concentra en el espacio disponible para cableado. La cámara de vacío de cada módulo ofrece hasta 12 veces más capacidad que los sistemas cuánticos de IBM más utilizados actualmente, lo que permite sumar conexiones entre chips, tanto dentro de los módulos como entre ellos. En la práctica, esa disponibilidad de cableado es un factor de ingeniería que condiciona cuántos procesadores pueden integrarse y cómo se comunican dentro de una misma plataforma.

El formato en forma de caja habilita alinear los módulos en una misma fila y utilizar el espacio adicional para enlazar directamente procesadores cuánticos mediante la tecnología “L-coupler” de IBM. Estos acopladores conectan distintos chips cuánticos para compartir información, comunicarse y operar como parte de una computadora cuántica de mayor tamaño.

En su hoja de ruta, IBM prevé que para 2027 los L-couplers se utilicen para conectar múltiples procesadores en una computadora cuántica más grande con al menos 1.000 qubits programables, es decir, qubits que pueden utilizarse directamente para realizar cálculos. Como parte de ese objetivo, la compañía instalará procesadores IBM Quantum Nighthawk en estos módulos criogénicos durante este año para ampliar las pruebas de rendimiento operativo.

La iniciativa también se vincula con los planes para Starling, que fueron presentados el año pasado junto con un nuevo código de corrección de errores que reduce significativamente los recursos físicos necesarios para lograr tolerancia a fallos. Desde entonces, IBM reportó avances que incluyeron demostraciones de componentes fundamentales de hardware y mejoras en decodificación eficiente para la corrección de errores.

“Llevar las computadoras cuánticas tolerantes a fallos a las industrias depende de varios avances fundamentales”, afirmó Jay Gambetta, director de IBM Research y IBM Fellow. “La conexión y operación exitosa de estos módulos criogénicos representa un avance significativo en esa dirección”, agregó.